סיכום מקיף: ביוכימיה, מטבוליזם ומערכת העיכול

פחמימות (Carbohydrates)

• הרכב כימי בסיסי: הפחמימות מורכבות משלושה יסודות עיקריים:     * פחמן ($C$).     * מימן ($H$).     * חמצן ($O$).

• חלוקה לקבוצות: הפחמימות מחולקות לשלוש קבוצות עיקריות על פי מורכבותן המולקולרית:     1. חד-סוכרים (Monosaccharides): יחידות הבניין הבסיסיות ביותר. דוגמאות בולטות:         * גלוקוז ($Glucose$).         * פרוקטוז ($Fructose$).         * גלקטוז ($Galactose$).     2. דו-סוכרים (Disaccharides): מורכבים משתי יחידות של חד-סוכר הקשורות ביניהן. דוגמאות בולטות:         * סוכרוז ($Sucrose$): מורכב מגלוקוז + פרוקטוז (נפוץ כסוכר לבן).         * מלטוז ($Maltose$): מורכב מגלוקוז + גלוקוז.         * לקטוז ($Lactose$): מורכב מגלוקוז + גלקטוז (סוכר החלב).     3. רב-סוכרים (Polysaccharides): שרשראות ארוכות מאוד של יחידות חד-סוכר (בעיקר גלוקוז). דוגמאות בולטות:         * עמילן ($Starch$): חומר תשמורת בצמחים.         * תאית ($Cellulose$): מרכיב עיקרי בדופן התא הצמחי, אינו ניתן לעיכול בגוף האדם אך חשוב כסיבים תזונתיים.         * גליקוגן ($Glycogen$): חומר תשמורת בבעלי חיים ובבני אדם, נאגר בכבד ובשרירים.

שומנים (Lipids)

• הרכב כימי: מכילים פחמן ($C$), מימן ($H$) וחמצן ($O$).

• מבנה המולקולה: רוב השומנים בתזונה (טריגליצרידים) בנויים מיחידת מבנה של גליצרול אליה קשורות 3 חומצות שומן.

• תפקידים:     * מקור אנרגיה חלופי (לאחר פחמימות).     * בידוד תרמי (שמירה על חום הגוף).     * הגנה על איברים פנימיים.     * מרכיב מרכזי בקרומי התאים.

חלבונים (Proteins)

• הרכב כימי: מכילים פחמן ($C$), מימן ($H$), חמצן ($O$) וחנקן ($N$).

• יחידת הבניין: חומצות אמינו ($Amino Acids$).

• תפקידים בגוף:     * בניית שרירים ורקמות.     * אנזימים (זרזים ביולוגיים).     * המוגלובין (הובלת חמצן בדם).     * הורמונים מסוימים (כמו אינסולין).     * נוגדנים של מערכת החיסון.

• דירוג צריכת אנרגיה: הגוף מעדיף להפיק אנרגיה קודם כל מפחמימות, אחר כך משומנים, ורק במצבי קיצון מחלבונים.

חומצות גרעין (Nucleic Acids)

• סוגים עיקריים: $DNA$ (החומר התורשתי) ו-$RNA$.

• הרכב יסודות: מכילות פחמן ($C$), מימן ($H$), חמצן ($O$), חנקן ($N$) וזרחן ($P$).

• יחידת המבנה: נוקלאוטיד ($Nucleotide$). כל נוקלאוטיד מורכב משלושה חלקים:     1. קבוצת זרחה ($Phosphate$).     2. סוכר (פנטוז).     3. בסיס חנקני ($Nitrogenous Base$).

מטבוליזם: פוטוסינתזה ונשימה תאית

• פוטוסינתזה (Photosynthesis):     * מתבצעת על ידי צמחים ואצות ירוקות בלבד.     * התהליך הופך אנרגיית אור לאנרגיה כימית האצורה בגלוקוז.     * נוסחה כימית:     $6CO_2 + 6H_2O → C_6H_{12}O_6 + 6O_2$     * המגיבים: פחמן דו-חמצני ומים. התוצרים: גלוקוז וחמצן (הנפלט לאוויר).

• נשימה תאית (Cellular Respiration):     * מתבצעת בכל היצורים החיים (צמחים ובעלי חיים כאחד) בכל זמן.     * התהליך מפרק גלוקוז כדי להפיק אנרגיה ($ATP$) לתהליכי החיים.     * נוסחה כימית:     $C_6H_{12}O_6 + 6O_2 → 6CO_2 + 6H_2O + ext{Energy (ATP)}$     * המגיבים: גלוקוז וחמצן. התוצרים: פחמן דו-חמצני, מים ואנרגיה זמינה לתא.

• מחזור הפחמן: קיים קשר בין שני התהליכים. התוצרים של הפוטוסינתזה (גלוקוז וחמצן) משמשים כמגיבים לנשימה התאית, ולהיפך.

מערכת העיכול (The Digestive System)

• תהליכים מרכזיים:     * פירוק ליחידות בניין: רב-סוכרים לחד-סוכרים, שומנים לחומצות שומן וגליצרול, חלבונים לחומצות אמינו.     * ספיגה: מעבר תוצרי הפירוק מהמעי אל זרם הדם.

• סוגי פירוק:     * פירוק מכני: חיתוך ומעיכת המזון (בפה ובקיבה) לשם הגדלת שטח הפנים וייעול הפירוק הכימי.     * פירוק כימי: פירוק קשרים כימיים במולקולות הגדולות בעזרת אנזימים ספציפיים.

• איברי מערכת העיכול ותפקידם:     1. הפה: התחנה הראשונה. מתבצע פירוק מכני (שיניים) ופירוק כימי של עמילן באמצעות האנזים עמילאז הנמצא ברוק.     2. הוושט: צינור שרירי המעביר את המזון מהפה לקיבה באמצעות תנועה פריסטלטית (גלית). אין בו פירוק.     3. הקיבה: שק שרירי המפריש מיצי קיבה המכילים חומצה ($HCl$) ואנזימים (פפסין) לפירוק חלבונים. החומצה מספקת סביבה אופטימלית לאנזימים ומשמשת לחיטוי מחיידקים.     4. התריסריון: החלק הראשון של המעי הדק. אליו נשפכים מיצי עיכול מהלבלב ומהכבד.     5. הכבד וכיס המרה: הכבד מייצר את נוזל המרה, הנאגר בכיס המרה ונשפך לתריסריון. המרה הופכת את השומן לתחליב ($Emulsion$) – פעולה המפרקת טיפות שומן גדולות לקטנות ומאפשרת לאנזימים לפרקן ביעילות.     6. הלבלב: מפריש מיצי עיכול המכילים אנזימים לפירוק פחמימות, שומנים וחלבונים.     7. המעי הדק: צינור ארוך מאוד שבו מסתיים פירוק המזון ליחידות הבניין ומתבצעת מרבית ספיגת חומרי המזון לדם.     8. המעי הגס: קצר ורחב יותר מהמעי הדק. תפקידו העיקרי הוא ספיגת מים ומינרלים חזרה לגוף.     9. פי הטבעת: פתח היציאה של המערכת, דרכו נפלטים חומרים שלא נעכלו (צואה). נשלט על ידי שרירים טבעתיים.